Расчет интегрального коэффициента поглощения чувствительного элемента неохлаждаемого теплового детектора болометрического типа

В настоящее время неохлаждаемые тепловые детекторы являются одними из наиболее востребованных фотоприемных устройств, поскольку сочетают в себе приемлемые оптические характеристики при отсутствии необходимости поддерживать нужную температуру. Основное преимущество неохлаж­даемых тепловых детекторов перед охлаждаемыми – относительная дешевизна изготовления. Из этого следует и основной недостаток – уменьшение чувствительности за счет воздействия температуры внешней среды на прибор. Изменение толщин конструктивных слоев активных элементов микроболометрической матрицы является одним из наиболее легкодоступных способов повышения чувствительности. Путем моделирования спектров поглощения и последующего расчета интегрального коэффициента поглощения в диапазоне длин волн от 8 до 14 мкм установлено, что этот коэффициент увеличивается с 60 до 81 % при уменьшении толщины поглощающего слоя из NiCr с 10 до 4 нм. Полученные результаты могут быть использованы для повышения оптических характеристик изготавливаемых неохлаждаемых тепловых детекторов болометрического типа.

1. Микроболометрический детектор, чувствительный в двух спектральных диапазонах / С. А. Жукова [и др.] // Прикладная физика. 2016. Т. 4. С. 67–72.

2. Оптимальное проектирование МЭМС-элемента приемника ИК изображения на основе термопары / С. А. Федирко [и др.] // Проблема разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем – 2016: тр. VII Всерос. науч.-техн. конф. 2016. Т. 4. С. 59–64.

3. Матричные микроболометрические приемники для инфракрасного и терагерцового диапазонов / М. А. Демьяненко [и др.] // Оптический журнал. 2009. Т. 76, вып. 12. С. 5–11.

4. Неохлаждаемые матричные микроболометрические приемники ИК излучения на основе золь-гель VOx / В. Н. Овсюк [и др.] // Прикладная физика. 2005. № 6. С. 114–117.

5. Зверев, В. А. Оптические материалы. Часть 2 / В. А. Зверев, Е. В. Кривопустова, Т. В. Точилина. СПб.: НИУ ИТМО, 2013.

6. Рогальский, А. Инфракрасные детекторы / А. Рогальский; пер. с англ. А. В. Войцеховского. Новосибирск: Наука, 2003.

7. Uncooled Thermal MWIR Imagers for High-Temperature Imaging Applications / M. Michel [et al.] // ElectroOptical and Infrared Systems: Technology and Applications XX. 2023.

8. Smith, P. W. A Bistable Fabry‐Perot Resonator / P. W. Smith, E. H. Turner // Applied Physics Letters. 1977. Vol. 30, No 6. P. 280–281.

9. Finite-Difference Time-Domain Methods / F. L. Teixeira et al.] // Nat Rev Methods Primers. 2023. Vol. 3.